Metamath Proof Explorer


Theorem itgsinexplem1

Description: Integration by parts is applied to integrate sin^(N+1). (Contributed by Glauco Siliprandi, 29-Jun-2017)

Ref Expression
Hypotheses itgsinexplem1.1 ⊢ F = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N
itgsinexplem1.2 ⊢ G = x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x
itgsinexplem1.3 ⊢ H = x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
itgsinexplem1.4 ⊢ I = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x
itgsinexplem1.5 ⊢ L = x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x
itgsinexplem1.6 ⊢ M = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
itgsinexplem1.7 ⊢ φ → N ∈ ℕ
Assertion itgsinexplem1 ⊢ φ → ∫ 0 π sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x dx = N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 itgsinexplem1.1 ⊢ F = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N
2 itgsinexplem1.2 ⊢ G = x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x
3 itgsinexplem1.3 ⊢ H = x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
4 itgsinexplem1.4 ⊢ I = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x
5 itgsinexplem1.5 ⊢ L = x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x
6 itgsinexplem1.6 ⊢ M = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
7 itgsinexplem1.7 ⊢ φ → N ∈ ℕ
8 0m0e0 ⊢ 0 − 0 = 0
9 8 oveq1i ⊢ 0 - 0 - ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx = 0 − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx
10 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
11 10 a1i ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
12 pire ⊢ π ∈ ℝ
13 12 a1i ⊢ φ → π ∈ ℝ
14 pipos ⊢ 0 < π
15 10 12 14 ltleii ⊢ 0 ≤ π
16 15 a1i ⊢ φ → 0 ≤ π
17 10 12 pm3.2i ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ
18 iccssre ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ → 0 π ⊆ ℝ
19 17 18 ax-mp ⊢ 0 π ⊆ ℝ
20 ax-resscn ⊢ ℝ ⊆ ℂ
21 19 20 sstri ⊢ 0 π ⊆ ℂ
22 21 sseli ⊢ x ∈ 0 π → x ∈ ℂ
23 22 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → x ∈ ℂ
24 22 sincld ⊢ x ∈ 0 π → sin ⁡ x ∈ ℂ
25 24 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x ∈ ℂ
26 7 nnnn0d ⊢ φ → N ∈ ℕ 0
27 26 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ∈ ℕ 0
28 25 27 expcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N ∈ ℂ
29 1 fvmpt2 ⊢ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x N ∈ ℂ → F ⁡ x = sin ⁡ x N
30 23 28 29 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → F ⁡ x = sin ⁡ x N
31 30 eqcomd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N = F ⁡ x
32 31 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N = x ∈ 0 π ⟼ F ⁡ x
33 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N
34 1 33 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x F
35 nfcv ⊢ Ⅎ _ x sin
36 sincn ⊢ sin : ℂ ⟶cn ℂ
37 36 a1i ⊢ φ → sin : ℂ ⟶cn ℂ
38 35 37 26 expcnfg ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N : ℂ ⟶cn ℂ
39 1 38 eqeltrid ⊢ φ → F : ℂ ⟶cn ℂ
40 21 a1i ⊢ φ → 0 π ⊆ ℂ
41 34 39 40 cncfmptss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ F ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
42 32 41 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N : 0 π ⟶cn ℂ
43 22 coscld ⊢ x ∈ 0 π → cos ⁡ x ∈ ℂ
44 43 negcld ⊢ x ∈ 0 π → − cos ⁡ x ∈ ℂ
45 2 fvmpt2 ⊢ x ∈ ℂ ∧ − cos ⁡ x ∈ ℂ → G ⁡ x = − cos ⁡ x
46 22 44 45 syl2anc ⊢ x ∈ 0 π → G ⁡ x = − cos ⁡ x
47 46 eqcomd ⊢ x ∈ 0 π → − cos ⁡ x = G ⁡ x
48 47 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → − cos ⁡ x = G ⁡ x
49 48 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ − cos ⁡ x = x ∈ 0 π ⟼ G ⁡ x
50 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x
51 2 50 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x G
52 coscn ⊢ cos : ℂ ⟶cn ℂ
53 52 a1i ⊢ φ → cos : ℂ ⟶cn ℂ
54 2 negfcncf ⊢ cos : ℂ ⟶cn ℂ → G : ℂ ⟶cn ℂ
55 53 54 syl ⊢ φ → G : ℂ ⟶cn ℂ
56 51 55 40 cncfmptss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ G ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
57 49 56 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ − cos ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
58 ssidd ⊢ φ → ℂ ⊆ ℂ
59 7 nncnd ⊢ φ → N ∈ ℂ
60 58 59 58 constcncfg ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ N : ℂ ⟶cn ℂ
61 nnm1nn0 ⊢ N ∈ ℕ → N − 1 ∈ ℕ 0
62 7 61 syl ⊢ φ → N − 1 ∈ ℕ 0
63 35 37 62 expcnfg ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N − 1 : ℂ ⟶cn ℂ
64 60 63 mulcncf ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 : ℂ ⟶cn ℂ
65 cosf ⊢ cos : ℂ ⟶ ℂ
66 65 a1i ⊢ φ → cos : ℂ ⟶ ℂ
67 66 feqmptd ⊢ φ → cos = x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x
68 67 52 eqeltrrdi ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
69 64 68 mulcncf ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
70 3 69 eqeltrid ⊢ φ → H : ℂ ⟶cn ℂ
71 ioosscn ⊢ 0 π ⊆ ℂ
72 71 a1i ⊢ φ → 0 π ⊆ ℂ
73 59 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ∈ ℂ
74 71 sseli ⊢ x ∈ 0 π → x ∈ ℂ
75 74 sincld ⊢ x ∈ 0 π → sin ⁡ x ∈ ℂ
76 75 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x ∈ ℂ
77 62 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N − 1 ∈ ℕ 0
78 76 77 expcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
79 73 78 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
80 74 coscld ⊢ x ∈ 0 π → cos ⁡ x ∈ ℂ
81 80 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x ∈ ℂ
82 79 81 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ ℂ
83 3 70 72 58 82 cncfmptssg ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
84 35 37 72 cncfmptss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
85 ioossicc ⊢ 0 π ⊆ 0 π
86 85 a1i ⊢ φ → 0 π ⊆ 0 π
87 ioombl ⊢ 0 π ∈ dom ⁡ vol
88 87 a1i ⊢ φ → 0 π ∈ dom ⁡ vol
89 28 25 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x ∈ ℂ
90 4 fvmpt2 ⊢ x ∈ ℂ ∧ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x ∈ ℂ → I ⁡ x = sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x
91 23 89 90 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → I ⁡ x = sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x
92 91 eqcomd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x = I ⁡ x
93 92 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x = x ∈ 0 π ⟼ I ⁡ x
94 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x
95 4 94 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x I
96 sinf ⊢ sin : ℂ ⟶ ℂ
97 96 a1i ⊢ φ → sin : ℂ ⟶ ℂ
98 97 feqmptd ⊢ φ → sin = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x
99 98 36 eqeltrrdi ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
100 38 99 mulcncf ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
101 4 100 eqeltrid ⊢ φ → I : ℂ ⟶cn ℂ
102 95 101 40 cncfmptss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ I ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
103 93 102 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
104 cniccibl ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x ∈ 𝐿 1
105 11 13 103 104 syl3anc ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x ∈ 𝐿 1
106 86 88 89 105 iblss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x ∈ 𝐿 1
107 59 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ∈ ℂ
108 62 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N − 1 ∈ ℕ 0
109 25 108 expcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
110 107 109 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
111 43 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x ∈ ℂ
112 110 111 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ ℂ
113 44 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → − cos ⁡ x ∈ ℂ
114 112 113 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x ∈ ℂ
115 eqid ⊢ x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x = x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x
116 115 negfcncf ⊢ cos : ℂ ⟶cn ℂ → x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
117 53 116 syl ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ − cos ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
118 69 117 mulcncf ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x : ℂ ⟶cn ℂ
119 5 118 eqeltrid ⊢ φ → L : ℂ ⟶cn ℂ
120 5 119 40 58 114 cncfmptssg ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
121 cniccibl ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ → x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x ∈ 𝐿 1
122 11 13 120 121 syl3anc ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x ∈ 𝐿 1
123 86 88 114 122 iblss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x ∈ 𝐿 1
124 reelprrecn ⊢ ℝ ∈ ℝ ℂ
125 124 a1i ⊢ φ → ℝ ∈ ℝ ℂ
126 recn ⊢ x ∈ ℝ → x ∈ ℂ
127 126 sincld ⊢ x ∈ ℝ → sin ⁡ x ∈ ℂ
128 127 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → sin ⁡ x ∈ ℂ
129 26 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → N ∈ ℕ 0
130 128 129 expcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → sin ⁡ x N ∈ ℂ
131 59 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → N ∈ ℂ
132 62 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → N − 1 ∈ ℕ 0
133 128 132 expcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
134 131 133 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
135 126 coscld ⊢ x ∈ ℝ → cos ⁡ x ∈ ℂ
136 135 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → cos ⁡ x ∈ ℂ
137 134 136 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ ℂ
138 sincl ⊢ x ∈ ℂ → sin ⁡ x ∈ ℂ
139 138 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → sin ⁡ x ∈ ℂ
140 26 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → N ∈ ℕ 0
141 139 140 expcld ⊢ φ ∧ x ∈ ℂ → sin ⁡ x N ∈ ℂ
142 141 1 fmptd ⊢ φ → F : ℂ ⟶ ℂ
143 126 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → x ∈ ℂ
144 elex ⊢ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ ℂ → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ V
145 137 144 syl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ V
146 rabid ⊢ x ∈ x ∈ ℂ | N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ V ↔ x ∈ ℂ ∧ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ V
147 143 145 146 sylanbrc ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → x ∈ x ∈ ℂ | N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ V
148 3 dmmpt ⊢ dom ⁡ H = x ∈ ℂ | N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ∈ V
149 147 148 eleqtrrdi ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → x ∈ dom ⁡ H
150 149 ex ⊢ φ → x ∈ ℝ → x ∈ dom ⁡ H
151 150 alrimiv ⊢ φ → ∀ x x ∈ ℝ → x ∈ dom ⁡ H
152 nfcv ⊢ Ⅎ _ x ℝ
153 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
154 3 153 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x H
155 154 nfdm ⊢ Ⅎ _ x dom ⁡ H
156 152 155 dfssf ⊢ ℝ ⊆ dom ⁡ H ↔ ∀ x x ∈ ℝ → x ∈ dom ⁡ H
157 151 156 sylibr ⊢ φ → ℝ ⊆ dom ⁡ H
158 7 dvsinexp ⊢ φ → dx ∈ ℂ sin ⁡ x N d ℂ x = x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
159 1 oveq2i ⊢ ℂ D F = dx ∈ ℂ sin ⁡ x N d ℂ x
160 158 159 3 3eqtr4g ⊢ φ → ℂ D F = H
161 160 dmeqd ⊢ φ → dom ⁡ F ℂ ′ = dom ⁡ H
162 157 161 sseqtrrd ⊢ φ → ℝ ⊆ dom ⁡ F ℂ ′
163 dvres3 ⊢ ℝ ∈ ℝ ℂ ∧ F : ℂ ⟶ ℂ ∧ ℂ ⊆ ℂ ∧ ℝ ⊆ dom ⁡ F ℂ ′ → ℝ D F ↾ ℝ = F ℂ ′ ↾ ℝ
164 125 142 58 162 163 syl22anc ⊢ φ → ℝ D F ↾ ℝ = F ℂ ′ ↾ ℝ
165 1 reseq1i ⊢ F ↾ ℝ = x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ↾ ℝ
166 resmpt ⊢ ℝ ⊆ ℂ → x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ sin ⁡ x N
167 20 166 ax-mp ⊢ x ∈ ℂ ⟼ sin ⁡ x N ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ sin ⁡ x N
168 165 167 eqtri ⊢ F ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ sin ⁡ x N
169 168 oveq2i ⊢ ℝ D F ↾ ℝ = dx ∈ ℝ sin ⁡ x N d ℝ x
170 169 a1i ⊢ φ → ℝ D F ↾ ℝ = dx ∈ ℝ sin ⁡ x N d ℝ x
171 160 reseq1d ⊢ φ → F ℂ ′ ↾ ℝ = H ↾ ℝ
172 3 reseq1i ⊢ H ↾ ℝ = x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ↾ ℝ
173 resmpt ⊢ ℝ ⊆ ℂ → x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
174 20 173 ax-mp ⊢ x ∈ ℂ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
175 172 174 eqtri ⊢ H ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
176 171 175 eqtrdi ⊢ φ → F ℂ ′ ↾ ℝ = x ∈ ℝ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
177 164 170 176 3eqtr3d ⊢ φ → dx ∈ ℝ sin ⁡ x N d ℝ x = x ∈ ℝ ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
178 19 a1i ⊢ φ → 0 π ⊆ ℝ
179 tgioo4 ⊢ topGen ⁡ ran ⁡ . = TopOpen ⁡ ℂ fld ↾ 𝑡 ℝ
180 eqid ⊢ TopOpen ⁡ ℂ fld = TopOpen ⁡ ℂ fld
181 17 a1i ⊢ φ → 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ
182 iccntr ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ → int ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ 0 π = 0 π
183 181 182 syl ⊢ φ → int ⁡ topGen ⁡ ran ⁡ . ⁡ 0 π = 0 π
184 125 130 137 177 178 179 180 183 dvmptres2 ⊢ φ → dx ∈ 0 π sin ⁡ x N d ℝ x = x ∈ 0 π ⟼ N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x
185 135 negcld ⊢ x ∈ ℝ → − cos ⁡ x ∈ ℂ
186 185 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → − cos ⁡ x ∈ ℂ
187 127 negcld ⊢ x ∈ ℝ → − sin ⁡ x ∈ ℂ
188 187 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → − sin ⁡ x ∈ ℂ
189 dvcosre ⊢ dx ∈ ℝ cos ⁡ x d ℝ x = x ∈ ℝ ⟼ − sin ⁡ x
190 189 a1i ⊢ φ → dx ∈ ℝ cos ⁡ x d ℝ x = x ∈ ℝ ⟼ − sin ⁡ x
191 125 136 188 190 dvmptneg ⊢ φ → dx ∈ ℝ − cos ⁡ x d ℝ x = x ∈ ℝ ⟼ − − sin ⁡ x
192 127 negnegd ⊢ x ∈ ℝ → − − sin ⁡ x = sin ⁡ x
193 192 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ ℝ → − − sin ⁡ x = sin ⁡ x
194 193 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ ℝ ⟼ − − sin ⁡ x = x ∈ ℝ ⟼ sin ⁡ x
195 191 194 eqtrd ⊢ φ → dx ∈ ℝ − cos ⁡ x d ℝ x = x ∈ ℝ ⟼ sin ⁡ x
196 125 186 128 195 178 179 180 183 dvmptres2 ⊢ φ → dx ∈ 0 π − cos ⁡ x d ℝ x = x ∈ 0 π ⟼ sin ⁡ x
197 fveq2 ⊢ x = 0 → sin ⁡ x = sin ⁡ 0
198 sin0 ⊢ sin ⁡ 0 = 0
199 197 198 eqtrdi ⊢ x = 0 → sin ⁡ x = 0
200 199 oveq1d ⊢ x = 0 → sin ⁡ x N = 0 N
201 200 adantl ⊢ φ ∧ x = 0 → sin ⁡ x N = 0 N
202 7 adantr ⊢ φ ∧ x = 0 → N ∈ ℕ
203 202 0expd ⊢ φ ∧ x = 0 → 0 N = 0
204 201 203 eqtrd ⊢ φ ∧ x = 0 → sin ⁡ x N = 0
205 204 oveq1d ⊢ φ ∧ x = 0 → sin ⁡ x N ⁢ − cos ⁡ x = 0 ⋅ − cos ⁡ x
206 id ⊢ x = 0 → x = 0
207 0cn ⊢ 0 ∈ ℂ
208 206 207 eqeltrdi ⊢ x = 0 → x ∈ ℂ
209 coscl ⊢ x ∈ ℂ → cos ⁡ x ∈ ℂ
210 209 negcld ⊢ x ∈ ℂ → − cos ⁡ x ∈ ℂ
211 208 210 syl ⊢ x = 0 → − cos ⁡ x ∈ ℂ
212 211 adantl ⊢ φ ∧ x = 0 → − cos ⁡ x ∈ ℂ
213 212 mul02d ⊢ φ ∧ x = 0 → 0 ⋅ − cos ⁡ x = 0
214 205 213 eqtrd ⊢ φ ∧ x = 0 → sin ⁡ x N ⁢ − cos ⁡ x = 0
215 fveq2 ⊢ x = π → sin ⁡ x = sin ⁡ π
216 sinpi ⊢ sin ⁡ π = 0
217 215 216 eqtrdi ⊢ x = π → sin ⁡ x = 0
218 217 oveq1d ⊢ x = π → sin ⁡ x N = 0 N
219 218 adantl ⊢ φ ∧ x = π → sin ⁡ x N = 0 N
220 7 adantr ⊢ φ ∧ x = π → N ∈ ℕ
221 220 0expd ⊢ φ ∧ x = π → 0 N = 0
222 219 221 eqtrd ⊢ φ ∧ x = π → sin ⁡ x N = 0
223 222 oveq1d ⊢ φ ∧ x = π → sin ⁡ x N ⁢ − cos ⁡ x = 0 ⋅ − cos ⁡ x
224 id ⊢ x = π → x = π
225 picn ⊢ π ∈ ℂ
226 224 225 eqeltrdi ⊢ x = π → x ∈ ℂ
227 226 coscld ⊢ x = π → cos ⁡ x ∈ ℂ
228 227 negcld ⊢ x = π → − cos ⁡ x ∈ ℂ
229 228 adantl ⊢ φ ∧ x = π → − cos ⁡ x ∈ ℂ
230 229 mul02d ⊢ φ ∧ x = π → 0 ⋅ − cos ⁡ x = 0
231 223 230 eqtrd ⊢ φ ∧ x = π → sin ⁡ x N ⁢ − cos ⁡ x = 0
232 11 13 16 42 57 83 84 106 123 184 196 214 231 itgparts ⊢ φ → ∫ 0 π sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x dx = 0 - 0 - ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx
233 df-neg ⊢ − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx = 0 − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx
234 233 a1i ⊢ φ → − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx = 0 − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx
235 9 232 234 3eqtr4a ⊢ φ → ∫ 0 π sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x dx = − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx
236 79 81 81 mulassd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x
237 sqval ⊢ cos ⁡ x ∈ ℂ → cos ⁡ x 2 = cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x
238 237 eqcomd ⊢ cos ⁡ x ∈ ℂ → cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = cos ⁡ x 2
239 80 238 syl ⊢ x ∈ 0 π → cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = cos ⁡ x 2
240 239 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = cos ⁡ x 2
241 240 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x 2
242 80 sqcld ⊢ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ∈ ℂ
243 242 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ∈ ℂ
244 73 78 243 mulassd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x 2 = N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x 2
245 241 244 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x 2
246 78 243 mulcomd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x 2 = cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
247 246 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x 2 = N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
248 236 245 247 3eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
249 248 negeqd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → − N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x = − N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
250 82 81 mulneg2d ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x = − N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ cos ⁡ x
251 243 78 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
252 73 251 mulneg1d ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → -N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 = − N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
253 249 250 252 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x = -N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
254 253 itgeq2dv ⊢ φ → ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx = ∫ 0 π -N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
255 59 negcld ⊢ φ → − N ∈ ℂ
256 43 sqcld ⊢ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ∈ ℂ
257 256 adantl ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ∈ ℂ
258 257 109 mulcld ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ
259 6 fvmpt2 ⊢ x ∈ ℂ ∧ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ ℂ → M ⁡ x = cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
260 23 258 259 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → M ⁡ x = cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
261 260 eqcomd ⊢ φ ∧ x ∈ 0 π → cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 = M ⁡ x
262 261 mpteq2dva ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 = x ∈ 0 π ⟼ M ⁡ x
263 nfmpt1 ⊢ Ⅎ _ x x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1
264 6 263 nfcxfr ⊢ Ⅎ _ x M
265 nfcv ⊢ Ⅎ _ x cos
266 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
267 266 a1i ⊢ φ → 2 ∈ ℕ 0
268 265 53 267 expcnfg ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x 2 : ℂ ⟶cn ℂ
269 268 63 mulcncf ⊢ φ → x ∈ ℂ ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 : ℂ ⟶cn ℂ
270 6 269 eqeltrid ⊢ φ → M : ℂ ⟶cn ℂ
271 264 270 40 cncfmptss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ M ⁡ x : 0 π ⟶cn ℂ
272 262 271 eqeltrd ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 : 0 π ⟶cn ℂ
273 cniccibl ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ π ∈ ℝ ∧ x ∈ 0 π ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 : 0 π ⟶cn ℂ → x ∈ 0 π ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ 𝐿 1
274 11 13 272 273 syl3anc ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ 𝐿 1
275 86 88 258 274 iblss ⊢ φ → x ∈ 0 π ⟼ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 ∈ 𝐿 1
276 255 251 275 itgmulc2 ⊢ φ → -N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx = ∫ 0 π -N ⁢ cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
277 254 276 eqtr4d ⊢ φ → ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx = -N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
278 277 negeqd ⊢ φ → − ∫ 0 π N ⁢ sin ⁡ x N − 1 ⁢ cos ⁡ x ⁢ − cos ⁡ x dx = − -N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
279 235 278 eqtrd ⊢ φ → ∫ 0 π sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x dx = − -N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
280 251 275 itgcl ⊢ φ → ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx ∈ ℂ
281 59 280 mulneg1d ⊢ φ → -N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx = − N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
282 281 negeqd ⊢ φ → − -N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx = − − N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
283 59 280 mulcld ⊢ φ → N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx ∈ ℂ
284 283 negnegd ⊢ φ → − − N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx = N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx
285 279 282 284 3eqtrd ⊢ φ → ∫ 0 π sin ⁡ x N ⁢ sin ⁡ x dx = N ⁢ ∫ 0 π cos ⁡ x 2 ⁢ sin ⁡ x N − 1 dx